φ73 mm×5 mm薄壁摩擦焊绳索取心钻杆的研制

介绍了国内绳索取心钻杆和摩擦焊技术的现状。通过对3种深孔绳索取心钻杆连接结构和生产过程的对比,分析了薄壁摩擦焊绳索取心钻杆用于深孔钻探的优势。介绍了φ73 mm×5 mm薄壁摩擦焊绳索取心钻杆的结构设计和加工过程,提出了焊接过程的主要技术问题和注意事项。通过拉力扭矩试验得出钻杆主要技术参数,能承受的最大拉力580 kN,最大扭矩5500 N·m,建议使用深度2000～3000 m。     

挠性钻杆的研制

挠性钻杆是实现高精度定向钻孔技术的关键器具之一。介绍了国内外技术发展简况，设计中的主要技术关键，主要技术规格，结构与组成。并对其进行了性能检测，证明其中的挠性接头具有足够大的抗拉、压、扭能力。     

φ420 mm插接式密封型螺旋钻杆的研制

φ420 mm插接式密封型螺旋钻杆是为满足煤层中利用螺旋钻具钻进近水平大直径钻孔的需要而研制的。介绍了其设计、加工和应用等情况。     

φ71 mm绳索取心铝合金钻杆的研制

介绍了国内外铝合金钻杆的研制现状,分析了绳索取心铝合金钻杆在地质钻探中的优势。对φ71 mm×5.5 mm绳索取心铝合金钻杆体与钢接头连接结构进行了详细设计。通过对试验钻杆进行静拉力、扭矩试验,得出了铝合金钻杆体与钢接头主要技术参数。     

地质钻探高强度铝合金钻杆研制及其应用

铝合金钻杆的设计制造技术属高新技术范畴,世界上只有俄罗斯、美国等少数发达国家能够批量生产。简要介绍了我国地质钻探用铝合金管材研制、铝合金钻杆制造关键技术及野外试验情况,并对今后铝合金钻杆的研发和应用方向提出了建议。项目工作成果对今后我国开发特深孔铝合金绳索取心钻杆和超深孔铝合金钻杆具有重要价值。安徽彭桥煤矿区的铝合金钻杆钻探试验最大孔深超过1000 m,应用效果良好,开辟了我国地质钻探铝合金钻杆在中深孔应用的先河。     

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用

定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水施工的适用条件、布孔方式和成孔原理。结果显示,定向钻进技术在煤矿井下瓦斯抽采、地质构造探测及防治水领域的应用效果显著。     

煤矿井下钻探用系列泥浆泵车研制

为了解决煤矿井下大功率钻探设备外形尺寸增大而带来的井下运输和钻场使用不便等问题,基于将大功率设备多体化的思路,提出了煤矿井下钻探用泥浆泵车这一煤矿井下新型钻探设备。通过对泥浆泵单元水力端与液力端参数计算及低速大扭矩液压马达特性的匹配设计了泥浆泵单元,泵车总体设计集成了履带车体、操纵台、泵站等关键部分,并且对泵车完成了以人机工程学为基础的工业设计。泥浆泵车系列化扩大了该类型产品的应用范围,为煤矿井下钻探装备在瓦斯抽采、防治水、底板治理、大直径高位钻孔等煤矿安全治理方面提供关键设备。     

井下?550 mm超大直径煤层孔钻进技术装备及工程应用

为提高“U”型通风工作面采空区瓦斯治理效率、降低瓦斯治理成本,提出采用?550 mm 超大直径钻孔替代横川埋管的技术方案进行采空区瓦斯抽采。针对井下超大直径钻孔技术特点及施工中存在的技术难题,研制了一款最大扭矩 15 000 N·m、最大给进力 700 kN、最大行程 1.3 m 的ZDY15000LP 型煤矿用超大直径螺旋钻进钻机,采用主机和泵站分体式布局,并创新设计了主机、泵站、机械臂、动力头等关键零部件;配套开发了?426 mm 大螺旋钻杆和?550 mm 大直径扩孔钻头,开发了基于“先导孔+二次扩孔”的超大直径钻孔成孔工艺,形成了成套的超大直径钻孔施工技术装备。在山西天地煤业有限公司王坡煤矿 3307 工作面进行了工业性试验,共施工大直径瓦斯抽采钻孔17 个,累计进尺 583 m,施工周期 30 d,综合施工效率提高 20%。试验结果表明:钻机输出扭矩大,整体稳定性好,能够实现跨皮带施工以及快速移位等功能,配套钻具性能可靠,钻进工艺可操作性强,能够满足超大直径煤层成孔需求。研究成果为超大直径煤层钻孔施工提供了技术装备支撑,为地质条和开采条件类似矿井瓦斯治理提供了技术经验。      

矿井钻探用Ф89外平高强度摩擦焊接钻杆的研制

介绍了矿井水平定向孔钻进用的Ф89外平高强度摩擦焊接钻杆的结构和材质,摩擦焊接后焊区的机械性能和金相组织特征.经现场试验,这种钻杆的使用性能良好.     

整体式螺旋钻杆的研制及应用

针对焊接式螺旋钻杆配合风压钻进松软煤层时,易出现螺旋翼片开裂、脱焊及不耐磨等现象,导致成孔难甚至报废等问题,通过铣屑方式在厚壁管材中加工出螺旋槽,改进钻杆接头,对螺纹进行表面处理,研制出整体式螺旋钻杆。简要介绍了整体式螺旋钻杆设计和加工流程。在淮南潘一矿的试验结果表明：整体式螺旋钻杆具有良好的综合机械性能,成孔能力强,使用寿命长,既可替代焊接式螺旋钻杆在松软煤层中进行风压钻进,也可替代常规外平钻杆施工岩石钻孔。     

煤矿用钛合金无磁钻杆的中试研究

目前,国内外煤矿坑道水平定向钻探用无磁钻杆材料均选用铍铜QBe2（ C17200）,该合金材料的延伸率低,钻杆易出现断裂事故。为解决这一问题,研究了高强度钛合金钻杆,探讨了钻杆的材料选择及螺纹结构设计。试验了钻杆的加厚工艺,其强度达到了设计要求,并通过现场试验验证了钻杆的使用效果。     

煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验及思考

介绍了煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验情况。试验中使用定向钻进技术施工了4个钻孔,两个钻孔长度达到80 0m以上,试验钻孔最深86 5m,其中85 5m保持在煤层中连续延伸,孔径15 3mm,最高时效达到2 8m/h。文中还对试验中遇到的问题提出了自己的见解。     

煤层顶板大直径定向钻孔用双级双速PDC钻头设计及应用

大直径定向钻进成孔技术的发展, 为“以孔代巷”技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件, 常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而, 逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻, 辅助时间长、工人劳动强度大。为提高煤层顶板大直径钻孔成孔效率, 开发了双级双速钻进工艺, 该工艺采用螺杆马达与钻机分别驱动一级、二级钻头进行单次双级扩孔钻进, 可大大提高成孔效率。通过分析双级双速钻进工艺特点、拟钻地层岩性等, 从剖面形状、切削齿排布、水路设计以及导向器设计等方面设计了双级双速钻头, 该钻头采用球头螺旋形导向器, 更容易沿既有钻孔轨迹钻进; 采用等切削布齿, 提高破岩效率、降低切削齿不均匀磨损, 进而提高钻头寿命与钻进效率。设计的双级双速钻头进行了现场试验, 试验表明双级双速钻头能够沿先导孔钻进, 较常规逐级扩孔钻头综合效率提高25%以上, 使用后钻头磨损均匀, 满足了双级双速工艺要求, 大大提高了煤层顶板大直径钻孔施工效率。      

煤矿井下定向钻进钻孔事故的预防及处理

钻孔事故是煤矿井下定向钻孔安全、高效施工的巨大威胁。介绍了定向钻进常见卡钻、钻具断落和喷孔事故;分析了其成因、预防措施和处理工艺经验。认为对待钻孔事故应坚持“预防为主,处理为辅”的原则;结合装备现状,应开展适用于煤矿井下定向钻进事故处理的专用技术及装备研究。     

一种大直径反井钻杆接头螺纹参数的优化研究

采用有限元分析和正交试验相结合的方法对反井钻井用大直径钻杆的接头螺纹参数进行了优化研究。研究结果表明,外螺纹小端大径、锥度、牙侧角和锥部长度等参数对接头螺纹强度有显著影响,得到了各参数作用的主次顺序和不考虑交互作用条件下各参数的最优值。     

提高水平定向钻进用钻杆制造质量和应用水平的探讨

对水平定向钻进（HDD）用钻杆的工作状况及主要失效形式进行了分析，对整体锻造钻杆和摩擦焊焊接钻杆进行了比较，对提高HDD钻杆质量的方法进行了探讨，并对使用中应注意的问题提出了一些建议。     

铝合金钻杆的优越性及在地探深孔中的应用前景

在归纳铝合金钻杆众多优点的基础上,介绍铝合金钻杆与钢接头的连接方式、过盈配合,举例分析铝合金钻杆可显著减少深孔钻进大钩载荷、转盘扭矩和泵压损失的效果,探讨了铝合金钻杆在地探深孔中的应用前景。     

地面救援车载钻机的研制

矿山发生事故导致人员被困井下时,通过地面钻孔进行救援是一种有效的手段。救援车载钻机可适应多种钻进工艺,具有地层适应性广、机动性高、事故处理能力强等优点,是矿山事故救援的理想机型。鉴于国产车载钻机在生命保障孔及大直径救援井施工中存在的不足,研制了ZMK5550TZJF50/120型车载钻机,开发了适应多种工艺的大能力动力头,采用大通孔主轴、大通径冲管、气举反循环气管安设接口等设计,转速转矩调节范围宽,可满足多种钻进工艺,实测最大转矩51350 N·m,具备施工大直径钻孔和处理事故能力;设计了油缸?钢丝绳伸缩式桅杆给进装置,实现长工作行程14 m,短运输尺寸13.6 m,实测最大起拔力1205 kN,具备孔内事故强力解卡的能力。将动力及电液控制系统集成至动力泵站,为车载钻机、钻杆输送系统、井口平台提供动力源和控制源,分体式布局解决了钻进能力提升与整机质量尺寸间的矛盾,满足道路运输要求,能充分发挥钻机的高机动性。为提高起下钻效率、机械化程度,减少工人数量并降低劳动强度,研制了钻具自动加卸系统,通过HG2-01型换杆装置、液压提引装置、自动拧卸装置协同作业,实现起下钻具效率小于3 min/根。钻机在宁夏梅花井矿完成了直径830 mm、深度624.1 m救援井的施工,平均机械钻速3.1 m/h,透巷井深654.1 m,具备600 m深度的钻孔救援能力,为我国矿山灾害救援提供了装备保障。      

坚硬顶板超前区域治理技术在神东布尔台煤矿的应用

坚硬顶板是岩层控制的一大难题,高位坚硬岩层的破断失稳经常会诱发强矿压灾害,严重威胁矿井的安全生产,坚硬顶板的治理是煤矿安全生产的重大难题之一。针对神东矿区布尔台煤矿煤层顶板厚度大、硬度高、垮落难等问题,分析定向长钻孔分段水力压裂的压裂机理和技术优势,基于关键层理论确定了钻孔布置层位,采用拟三维裂缝模型对压裂注入时间和注入流速对裂缝扩展的影响进行分析计算,确定布尔台煤矿42108工作面顶板压裂钻孔布置方式,沿工作面倾向方向平行布孔3个,裂缝半长41 m,压裂控制区域覆盖了整个工作面。实践表明:42108工作面在实施了坚硬顶板分段水力压裂弱化后,工作面正常支架循环末阻力同比下降3.33%;周期来压期间,支架循环末阻力同比下降6.81%;动载系数平均降低了10.88%;强矿压显现减弱,保证工作面安全回采。      

多功能井下钻孔防喷装置的研制和应用

针对煤田勘查中钻孔涌水和瓦斯煤屑突出的问题,设计出一种上部为卸压阻挡式防喷,下部为单闸板对卡式防喷,两个部分可组合在一起使用,也可拆开单独使用的多功能井口防喷装置。该装置的工作原理是：当钻孔涌水或瓦斯突出时,关闭第一道单闸板对卡式防喷,使钻孔的涌出水量减小到99%,剩下的经第二道进一步进行阻挡防喷。经在放水钻孔和煤层注水井中应用,防喷效果可达96%以上。